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【題目】工業(yè)上用COH2反應制備二甲醚(CH3OCH3)的條件是壓力2.0~10.0MPa,溫度300℃。設備中進行下列反應,請回答下列問題

①CO(g)+2H2(B)CH3OH(g) △H=-90.7kJ/mol

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23.5kJ/mol

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ/mol

(1)總反應3CO(g)+3H2(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=_____________ 。據此可判斷該反應_________________條件下自發(fā)。

(2)在溫度和容積不變的條件下發(fā)生反應,能說明該反應達到平衡狀態(tài)的依據是_____

a.容器中壓強保持不變 b.混合氣體中c(CO)不變

c.v(CO)= v(H2) d.c(CH3OH)= c(CO)

(3)2L 的容器中加入amol CH3OH(g)發(fā)生反應,達到平衡后若再加入amolCH3OH(g)重新達到平衡時,CH3OH 的轉化率____________(增大”、“ 減小不變”)。

(4)850℃時在一體積為10L 的容器中通入一定量的COH2O(g)發(fā)生反應③,COH2O(g)濃度變化如圖所示。

①0~4min 的平均反應速率,v(CO)=________________

若溫度不變,向該容器中加入4mo1CO(g)、2mo1H2O(g)、3mo1CO2(g)3molH2(g),起始時v(CO)______v(H2)(“<”、“ >”“=”),請結合必要的計算說明理由。________。

【答案】 -246.1kJ/mol 低溫 ab 不變 0.03mol/(L·min) < Qc = (0.3mol/L×0.3mol/L)/(0.4 mol/L×0.2 mol/L)=9/8,K = (0.12 mol/L×0.12 mol/L)/(0.08mol/L×0.18 mol/L)=1.0,因為Qc>K,平衡左移,所以v<v。

【解析】(1)本題考查熱化學反應方程式的計算,以及化學反應進行的方向,①×2+②+③得出:△H=[2×(-90.7)-23.5-41.2]kJ·mol-1=-246.1kJ·mol-1,根據△G=△H-T△S,△H<0,此反應△S<0,因此△G<0,條件是高溫;(2)本題考查化學平衡狀態(tài)的判斷,a. 、根據化學反應方程式,反應前后氣體系數(shù)之和不相等,因此當壓強不再改變,說明反應達到平衡,故a正確;b、根據化學平衡狀態(tài)的定義,因此混合氣體c(CO)不變,說明反應達到平衡,故b正確;c、用不同物質的化學反應速率表示達到平衡,要求反應方向是一正一逆,且化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,因此有2v(CO)=v(H2),c錯誤;d、因為沒有說明開始時的投入量,因此c(CH3OH)= c(CO),不能說明反應達到平衡,故d錯誤;(3)本題考查化學平衡的移動,再加入amolCH3OH,相當于在原來的基礎上增大壓強,反應前后氣體系數(shù)之和相等,因此增大壓強平衡不移動,即CH3OH的轉化率不變;(4)考查化學反應速率的計算以及QcK的關系,①根據化學反應速率的數(shù)學表達式,v(CO)=(0.20-0.08)/4mol/(L·min)=0.03 mol/(L·min);②Qc = (0.3mol/L×0.3mol/L)/(0.4 mol/L×0.2 mol/L)=9/8,K = (0.12 mol/L×0.12 mol/L)/(0.08mol/L×0.18 mol/L)=1.0,因為Qc>K,平衡左移,所以v<v。

練習冊系列答案
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